Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Отметим, кстати, что она оказалась очень низкой (около 0,1% сухого вещества).

целью доказать наличие предельного напряжения сдвига у сус-лензий глин и соответствие их поведения уравнению Бингама. Они наблюдали распределение скоростей в ротационном вискозиметре с помощью частичек алюминия, помещенных на глину. Впоследствии аналогичную методику применили Роллер и Стод-дард [59] для определения наименьшей концентрации суспензии бентонита, обладающей предельным напряжением сдвига. Г. В. Виноградов [56], сочетая реологические исследования с измерением двойного лучепреломления в потоке, получил ценные данные о деформациях консистентных смазок. Весьма интересный метод определения вязкости минеральных масел и других нелетучих жидкостей при помощи сдувания тонкого слоя, разработанный Б. В. Дерягиным и М. М. Кусаковым [62], также может быть отнесен к диференциальным методам.

Профиль скоростей течения битумов, консистентных смазок и других густых нефтепродуктов может непосредственно наблюдаться по форме поверхности материала при его выдавливании из отверстий. М. П. Воларович [15] наблюдал распределение скоростей в таких материалах путем рентгенографирования прокладок из порошка сернокислого бария. На фиг. 21 показаны последовательные снимки (слева направо) выдавливания солидола из цилиндрического и конического отверстий. В первом случае хорошо видно, что сдвиг наблюдается лишь вблизи стенок, а средняя часть движется как сплошной цилиндр. Скольжение внутреннего цилиндра при течении пластичных материалов и раньше допускалось теоретической реологией, но в этих опытах оно нашло экспериментальные подтверждения. На фиг. 22 изображены кривые распределения скоростей в масле и в растворах парафина в масле, полученные по нашему методу [17]. Этот метод заключается в фотографировании нейтральных частиц, плавающих на поверхности жидкости между двумя коаксиальными цилиндрами. Внутренний цилиндр движется со скоростью 30,2 обjмин, наружный цилиндр неподвижен. В начале опыта все частицы располагаются в одну линию по радиусу. Приведенные снимки произведены через 40 сек. после начала движения.

В исходном масле получена кривая распределения скоростей, отвечающая закону Ньютона (кривая а). Скорость убывает от вращающегося цилиндра к неподвижному пропорционально расстоянию от первого. Таким образом, исходное масло действительно является ньютоновской жвдкостью.

Кривая г (фиг. 22) свидетельствует о том, что у наиболее концентрированного из исследованных растворов парафина в масле существует предел текучести. Течение наблюдается только в слоях, прилегающих к внутреннему цилиндру, когда скорость сдвига достаточно велика. Исследованный раствор обладает статически предельным напряжением сдвига, т. е. является пластичным телом.

Более низкие концентрации парафина (кривая ё) не имеют порога текучести, но в движущемся растворе существуют участки с постоянной скоростью. Важно отметить, что при увеличении

Фиг. 21. профиль скоростей при вытекании солидола из трубки цилиндрического сечения (/) и из конической насадки, ( ), по наблюдениям М. П. Воларовича [15].

(а-d) - последовательние снимки через равные промежутки

времени.

скорости вращения внутреннего уменьшается и при скоростях, исчезают. Описанные растворы

цилиндра размер этих участков превышающих 200 об/мин, они являются жидкостями, но при

малых скоростях течения они обладают динамическим предельным напряжением сдвига, т. е. представляют собой псевдопластичные тела.

Периферическая часть концентрированных растворов (кривая г) и части, движущиеся с постоянной скоростью в других растворах, обладают свойствами твердых тел. Есть все основания

считать, что они возникли в результате слипания кристаллов парафина.

2, Сверхмицеллярное структуре образование • Агрегаты коллоидных и микроскопических частиц в коллоидной химии получили название структур или, точнее, сверх-мицеллярных структур. Сверхмицеллярное структурообра -зование было установлено у многих гидрофобных коллоидных растворов, обладающих аномальной вязкостью [37, 43].

Причины слипания частиц могут быть разнообразные [53]. У гидрозолей структуры часто возникают вследствие нарушения

Фиг. 22. Кривые распределения скоростей в потоке. Измерение в приборе

Г. И. Фукса.

а - минеральное масло автол 10 ск; б то же масло + 3 % парафина; в - то же масло +3,5 % парафина, г - масло + 4,5 % парафина (температура 20**); ц - стенка неподвижного цилиндра.

агрегативной устойчивости и коагуляции. В неполярных средах, какими являются нефтепродукты, связь между частицаш возникает из-за частичной перекристаллизации или притяжения друг к другу полярных групп таких полуполярных соединений, как смолы, нафтеновые кислоты и др. [65], а, возможно, также благодаря неодинаковым силам взаимодействия циклических и парафиновых углеводородов. Силы связи частиц парафина в стрзтуре невелики. Это может зависеть как от малой энергии связи, так и от малой площади контакта частиц.

Схемы различных форм агрегирования частиц представлены на фиг. 23. Условно структуры могзгг быть разделены на рыхлые, или, как их называет А. И. Рабинерсон [43], пространственные, и компактные. Компактные структуры довольно скоро выпадают из коллоидного раствора или суспензии. Их образование приводит к видимой коагуляции золей и синерезису гелей (выделению из гелей более или менее чистого растворителя). Впрочем, в высоковязких средах, какими являются минеральные масла, и при малой разности удельных весов дисперсной фазы и дисперсной среды компактные структуры могут оставаться во взвешенном состоянии